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1、【离子键】将正、负离子结合在一起的静电力，称为“离子键”。由离子键的作用而组成的晶体，称为离子晶体。最典型的离子晶体是NaCl。由于离子键的作用强，因此离子晶体具有高的熔点，低的挥发性和大的压缩模量。【共价键】因共有电子而产生的结合力称为“共价键”。例如氢分子就是氢原子靠共价键而形成的。完全由负电性元素组成晶体时，粒子之间的结合力就是共价键。由共价键的作用而组成的晶体称为原子晶体，例如，金刚石和金刚砂（SiC）为典型的原子晶体。由于共价键的作用强，所以原子晶体硬度大、熔点高、导电性差、挥发性慢。例如，硅、锗、碲这些半导体中的重要材料都是原子晶体。【金属键】正离子与自由电子的总体之间的作用力使各
2、粒子结合在一起，这种结合力称为“金属键”。这种结合的特点是电子的“共有化”。在结合时，原来分属各自原子的价电子不再被束缚于其本身，而为所有“原子实”所共有。于是共有化电子形成的负电子云和浸在这个负电子云中的带正电的原子实之间出现库仑作用，原子越紧密，势能越低，从而把原子聚合在一起。由金属键的作用而组成的晶体叫金属晶体，简称金属。因此金属可以具有较高的熔点，高硬度和低挥发性，还具有导电、导热性能好和金属光泽，以及较大的范性。【结合能】分散的原子（离子或分子）在结合成稳定晶体的过程中，所释放出来的能量称为“结合能”。如以EN表示组成晶体的N个原子在自由时的总能量，E0为晶体的总能量，则结合能E6可
3、表示为E6=EN-E0虽然四种化学键的性质不同，起源不同，但具有共同的特征即：排斥力和吸引力两部分。结合能也有排斥和吸引两部分，并与r有关。例如，在范德瓦尔斯键和离子键的情况下，整个晶体的相互作用能与气体分子间的势能相似，可写成表示引力所引起的相互作用能，r是两相邻粒子间的距离。由于排斥能随距离的变化比吸引能迅速，因而mn。Am、An、m、n的大小由晶体的结构和作用力的性质所决定。【分子力】组成物体的分子间在距离相当近时所显示的相互作用力。这种相互作用在分子间距r10-8米时才显示出来。当分子间距r10-10米时，分子之间表现为斥力，而当分子间距处于10-8米r10-10米的范围内，分子之间又
4、表现为引力。如图2-1所示。当rr0（r0约为10-10米左右）时，两分子之间的引力和斥力将随距离的缩小而迅速增大，引力比斥力增长慢，总的表现是斥力。当rr0时，两分子间的斥力和引力都随距离的增大而减小，但引力减小得慢，总的表现出是一种引力。当r=r0时，两分子之间的引力和斥力相等，作用的合力为零。分子间的作用同时存在引力和斥力，由于这两个力随分子间距离变化的情况不同，所表现出来的合力有时为引力，有时为斥力，有时为零。分子力的本质相当复杂，它与分子的电性结构有密切关系。对于气体，在一般条件下，分子之间的距离较大，其分子力是微不足道的，可以忽略。但在低温、高压情况下，分子力不能忽略。固体和液体分
5、子聚集的主要因素是分子力，使它们有一系列不同于气体的性质。此外，分子之间的作用力在不同的情况下表现的形式是不同的。有时表现为“内聚力”，有时表现为“附着力”。【内聚力】是在同种物质内部相邻各部分之间的相互吸引力，这种相互吸引力是同种物质分子之间存在分子力的表现。只有在各分子十分接近时（小于10-6厘米）才显示出来。内聚力能使物质聚集成液体或固体。特别是在与固体接触的液体附着层中，由于内聚力与附着力相对大小的不同，致使液体浸润固体或不浸润固体。【附着力】是在两种不同物质的接触处所发生的相互吸引力。这种相互吸引力是两种物质分子之间存在分子力的表现。只有在这两种物质的分子十分接近（小于10-8米）时
6、才显示出来。从微观角度来看固体表面总是“粗糙”的，所以两固体接触时很难显示附着力的作用。液体与固体则能密切接触，它们之间就容易显示附着力的作用。液体浸润固体的现象，就是附着力发生作用的结果。总之附着力和内聚力都来源于分子之间的作用力，但不能把分子之间的作用力称为附着力或内聚力，因附着力和内聚力是指物质各部分间的相互作用，并不是指某几个分子之间的相互作用。【表面张力】液体表面分子间的吸引力。即液体表面的分子有一种使其面积缩成最小的力，或称一种抵抗表面积扩张的力，此力称“表面张力”。液体表面是指液体与空气或其他液体相接触的自由面。若不指明，即可认为相对于空气而言。表面张力的大小与接触面的物质有密切
7、关系。此外，表面张力还与温度有关，温度越高，表面张力越小。表面张力的方向总是与液面相切，与分界线相垂直。若在液面作一长为L的直线，将液面分成两部分，这两部分之间的相互牵引力为F，则表面张力F=L。其中为液体表面张力系数。表面张力的单位为牛顿/米。由于表面张力的作用，液滴表面有收缩到最小的趋势，而使液滴成近似球形的状态。【液体的表面层】液体自由面以下厚度等于分子力作用半径的一层液体层，叫做“液体表面层”。从微观角度来看，液体表面并不是一个几何面，而是有一定厚度的薄层。由于表面层内的分子力作用，使分子都受到一个与液体自由面相垂直、方向指向液体内部的作用力。表面张力就是由表面层中应力的各向异性所引起
8、的。【液体的附着层】设液体分子的分子力作用半径为r，固体分子的分子力作用半径为l，当液体与固体接触时，在界面处液体一侧厚度等于r（当rl时），或等于l（当lr时）的一层液体层，叫做液体的附着层。在附着层中的液体分子，是处于液体与固体两种物质分子的分子力相互作用下，于是在与固体接触处的液面将出现浸润、不浸润、弯月面以及毛细现象等。【浸润现象】亦称润湿现象。当液体与固体接触时，液体的附着层将沿固体表面延伸。当接触角为锐角时，液体润湿固体，若为零时，液体将展延到全部固体表面上，这种现象叫做“浸润现象”。如图2-2a、b所示。润湿现象的产生与液体和固体的性质有关。同一种液体，能润湿某些固体的表面，但对
9、另外某些固体的表面就很难润湿。例如，水能润湿玻璃，但不能润湿石蜡。造成浸润现象的原因，可从能量的观点来说明。如图2-3所示。A为附着层中任一分子，在附着力大于内聚力的情况下，分子A所受的合力与附着层相垂直，指向固体，此时，分子在附着层内比在液体内部具有较小的势能，液体分子要尽量挤入附着层，结果使附着层扩展。附着层中的液体分子越多，系统的能量就越低，状态也就越稳定。因此引起了附着层沿固体表面延展而将固体润湿。【不浸润现象】亦称不润湿现象。当液体与固体接触时，液体的附着层将沿固体表面收缩。当接触角为钝角时，液体不润湿固体，若=时，液体完全不润湿固体。这种现象称为液体不浸润现象。如图2-4a、b所示
10、。不润湿现象的产生与液体和固体性质有关。同一种液体，能润湿某些固体的表面，但不能润湿另一些固体的表面。例如，水银不能润湿玻璃，却能润湿干净的锌板、铜板、铁板。造成不浸润现象的原因，可从能量的观点来说明。如图2-5所示。A为附着层中任一分子，在内聚力大于附着力的情况下，分子A受到的合力f垂直于附着层指向液体内部，此时，若将一个分子从液体内部移到附着层，必须反抗合力f作功，结果将使附着层中势能增大。附着层中的液体分子越少，系统的能量就越低，状态就越稳定，因此附着层就有缩小的趋势，宏观上就表现出液体不被固体所吸附。当然液体就不能润湿固体了。【弯月面】由于液体对固体浸润或不浸润的作用，使液体在圆柱形的
11、管子里，呈现不同的液面。凡不浸润固体的液体表面呈凸状。例如水银装在玻璃管内，液面即成凸状，而浸润体的液体表面则成凹状，例如，水装在玻璃管内其液面即成凹面状态。这些弯曲的液面，统称为弯月面。【布朗运动】悬浮在液体或气体中的微粒所作的永不停息的无规则运动，叫做布朗运动。作布朗运动的微粒（直径约为10-1510-3厘米）称为布朗微粒。布朗运动是英国植物学家布朗于1827年观察悬浮在溶液中花粉运动时发现的。这些小的颗粒，为液体的分子所包围，由于液体分子的热运动，小颗粒受到来自各个方向液体分子的碰撞，布朗粒子受到不平衡的冲撞，而作沿冲量较大方向的运动。又因为这种不平衡的冲撞，使布朗微粒得到的冲量不断改变
12、方向。所以布朗微粒作无规则的运动。温度越高，布朗运动越剧烈。它间接显示了物质分子处于永恒的，无规则的运动之中，所以，布朗运动只反映了液体分子热运动所产生的结果，它并不能代表液体分子本身的热运动。布朗运动的颗粒并不是单一的分子，每个小颗粒都含有千百万个分子。因此，小颗粒的布朗运动只间接地揭露了分子的运动，并不就是分子运动。由于分子的频繁碰撞，每个小颗粒在液体中受周围液体分子的碰撞每秒钟约有1021次。在气体中由于气体分子的密度较低，小颗粒受气体分子的碰撞每秒至少也有1015次。在这样频繁的碰撞下是很难观测的。通常在显微镜下观察到的仅是微粒经过数秒或数十秒钟运动的总结果。但是，布朗运动并不限于上述
13、悬浮在液体或气体中的布朗微粒，一切很小的物体受到周围介质分子的撞击，也会在其平衡位置附近不停地作微小的无规则颤动。例如，灵敏电流计上的小镜以及其他仪器上悬挂的细丝，都会受到周围空气分子的碰撞而产生无规则的扭摆或颤动。【毛细管】凡内径很细的管子叫“毛细管”。通常指的是内径等于或小于1毫米的细管，因管径有的细如毛发故称毛细管。例如，水银温度计、钢笔尖部的狭缝、毛巾和吸墨纸纤维间的缝隙、土壤结构中的细隙以及植物的根、茎、叶的脉络等，都可认为是毛细管。【毛细现象】插入液体中的毛细管，管内外的液面会出现高度差。当浸润管壁的液体在毛细管中上升（即管内液面高于管外）或当不浸润管壁的液体在毛细管中下降（即管内
14、液面低于管外），这种现象叫做“毛细现象”。产生毛细现象原因之一是由于附着层中分子的附着力与内聚力的作用，造成浸润或不浸润，因而使毛细管中的液面呈现弯月形。原因之二是由于存在表面张力，从而使弯曲液面产生附加压强。由于弯月面的形成，使得沿液面切面方向作用的表面张力的合力，在凸弯月面处指向液体内部；在凹弯月面处指向液体外部。由于合力的作用使弯月面下液体的压强发生了变化对液体产生一个附加压强，凸弯月面下液体的压强大于水平液面下液体的压强，而凹弯月面下液体的压强小于水平液面下液体的压强。根据在盛着同一液体的连通器中，同一高度处各点的压强都相等的道理，当毛细管里的液面是凹弯月面时，液体不断地上升，直到上升
15、液柱的静压强抵消了附加压强为止；同样，当液面呈凸月面时，毛细管里的液体也将下降。当液体浸润管壁致使跟管壁接触的液面是竖直的，而且表面张力的合力也竖直向上时，若毛细管内半径为r，液体表面张力系数是，沿周界2r作用的表面张力的合力等于2r。在液面停止上升时，此一作用力恰好跟毛细管中液体柱的重量相平衡。若液柱上升高度为h，液体密度是，则得2r=r2hg因而液柱上升高度是【半透膜】只允许某种混合气体或溶液中的某一种物质透过而不允许另一种物质透过的薄膜，叫做半透膜。例如，动物的膀胱，只允许水分子通过，而不允许糖的分子透过。肠壁膜、玻璃纸等，主要由于膜的微细孔而形成半透膜，半透膜性能与孔的大小有关。【渗透
16、】被半透膜所隔开的两种液体，当处于相同的压强时，纯溶剂通过半透膜而进入溶液的现象，称为渗透。渗透作用不仅发生于纯溶剂和溶液之间，而且还可以在同种不同浓度溶液之间发生。低浓度的溶液通过半透膜进入高浓度的溶液中。砂糖、食盐等结晶体之水溶液，易通过半透膜，而糊状、胶状等非结晶体则不能通过。渗透现象，在生物机体内发生的许多过程都与此有关。如各物浸于水中则膨胀；植物从其根部吸收养分；动物体内的养分，透过薄膜而进入血液中等现象都是渗透作用。【渗透压强】简称渗透压。当溶液和溶剂之间被半透膜隔开时，纯溶剂会通过半透膜进入溶液而使溶液变淡。若在原溶液上，加一适当的压强，恰好阻止了纯溶剂进入溶液，此时，所施加的压强就等于原溶液中溶质的渗透压强。当浓度不太大时，溶液的渗透压与浓度及绝对温度成正比，而与纯溶剂的压强无关。根据范托夫理论，渗透压P在稀溶液时等于这就是用来表示渗透压强的
